Современные эвм – Поколения современных ЭВМ — История развития вычислительной техники

Особенности современных эвм

Естественно, что бурное развитие новых технологий производства средств вычислительной техники привело к появлению целого ряда новшеств и особенностей. Эти отличительные особенности вычислительных машин, появившихся после EDVAC, сводятся к следующим:

• Индексные регистры. Позволяют формировать адреса памяти добавлением содержимого указанного регистра к содержимому поля команды. Этот принцип впервые реализован в 1949г. в ЭВМ Манчестерского университета и использован в 1953г. фирмой Electro Data Corporation при производстве ЭВМ Datatron.

• Регистры общего назначения. Благодаря этой группе регистров устраняется различие между индексными регистрами и аккумуляторами и в распоряжении пользователя оказывается не один, а несколько регистров-аккумуляторов. Впервые это решение было применено, вероятно, в ЭВМ Pegasus фирмы Ferranti (1956г.).

• Представление данных в форме с плавающей точкой. Представление данных в виде мантиссы и порядка и выполнение операций над ними было реализовано в 1954г. в вычислительных машинах NORC и 704 фирмы IBM.

• Косвенная адресация. Средство позволяющее использовать команды, указывающие адреса, по которым в свою очередь находится информация о местоположении операндов команд. Принцип косвенной адресации был реализован в 1958г. в ЭВМ 709 фирмы IBM.

• Программные прерывания. При возникновении некоторого внешнего события состояние вычислительной системы, связанное с выполнением прерванной команды, запоминается в определенной области. Этот принцип впервые был применен в 1954г. в машине Univac1103.

• Асинхронный ввод-вывод. Параллельно обычному выполнению команд независимые процессоры управляют операциями ввода-вывода. Первой ЭВМ с независимым процессором ввода-вывода являлась ЭВМ709 фирмы IBM (1958г.).

• Виртуальная память. Определение адресного пространства программы осуществляется без «привязки» к физическим областям памяти обычно с целью создания впечатления, что вычислительная система имеет больший объем основной памяти, чем тот, которым она фактически располагает. В 1959г. в вычислительной системе Atlas Манчестерского университета были реализованы принципы разделения памяти на страницы и динамическая трансляция адресов аппаратными средствами.

• Мультипроцессорная обработка. Два или более независимых процессора обрабатывают потоки команд из общей памяти. Не ясно, кто был первооткрывателем такого способа обработки, однако, в конце 50-х начале 60-х годов, он был реализован в вычислительных машинах Sage фирмы IBM, Sperri-Univac LARC и D825 фирмы Burroughs.

Существенное противоречие между высокой скоростью обработки данных в процессоре и низкой скоростью работы устройств ввода/вывода потребовало высвобождения ЦПУ от функций передачи информации и предоставления этих функций специальным устройствам – контроллерам и интерфейсам. Трудно перечислить все особенности современных компьютеров и систем, да и ненужно. Постараемся их раскрыть по мере изучения дальнейшего материала.

Выводы

Архитектура вычислительной системы предполагаем многоуровневую, иерархическую организацию.

Взаимодействие между различными уровнями осуществляется посредством интерфейсов. Например, система в целом взаимодействует с внешним миром через набор интерфейсов: языки высокого уровня, системные программы и т.д.

Решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, т.е. путем выполнения

последовательно во времени отдельных операций над информацией, предусмотренных алгоритмом решения задачи.

Классическая структура ЭВМ отвечает модели Фон Неймана. Современные ЭВМ далеко ушли от этой модели, но по-прежнему имеют большое число общих черт, например – двоичная система счисления, управление потоком команд

Система программного (математического) обеспечения ЭВМ представляет собой комплекс программных средств, в котором можно выделить операционную систему. Операционная система – предназначена для эффективного управления вычислительным процессом, планирования работы и распределения ресурсов

studfiles.net

3. Классификация и области применения современных эвм,

их использование в юриспруденции

Классификационными признаками для разделения ЭВМ может выступать множество характеристик и их различных сочетаний. Например, быстродействие ЭВМ, объемы хранимой оперативной и архивной памяти, габаритные размеры, стоимость и т.д.

Поэтому в качестве комбинированного классификационного признака можно взять возможность или предназначение ЭВМ выполнять определенные классы информационных задач.

Согласно такому классификационному признаку, современные ЭВМ можно условно подразделить на следующие классы (более подробно о причинах условности смотри в конце данного параграфа).

1. СУПЕРЭВМ. Они являются самыми мощными компьютерами, предназначенными для решения уникальных задач, требующих предельных характеристик (в первую очередь быстродействия).

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ: — Автоматизация управления в сверхбольших системах (государственное управление, космические исследования, оборона и т.п.).

— Моделирование процессов глобального характера.

ПРИМЕРЫ: — картографирование Земли и других планет при их съемке или радиолокационном обследовании из космоса;

— составление непрерывно меняющихся метеорологических карт и предсказание погоды;

— системы ПВО типа СОИ и другие стратегические оборонные задачи;

— моделирование процессов типа «ядерная зима», последствий Чернобыльской катастрофы;

— поиск оптимальных решений в задачах социально-правового и экономического планирования.

Данный класс машин является самым предельным по размерам, быстродействию, стоимости. Обрабатывает огромное количество информации и представляет результаты в виде динамических таблиц и графиков, имитирующих реальность.

Быстродействие их еще в конце XX в. было свыше 1 000 млрд. операций/сек. А при решении некоторых задач была достигнута огромная производительность — 35 000 млрд. операций/сек. Современные проектные разработки направлены на создание ЭВМ с еще большим быстродействием — порядка сотни тысяч млрд. оп/сек. Основа для создания таких ЭВМ заключена, например, в возможностях нанотехнологии.

По своей внутренней архитектуре и многим показателям суперЭВМ представляют как бы сеть в одной машине. СуперЭВМ обычно содержат множество параллельных процессоров, и в оптимальных условиях производительность машины пропорциональна их числу.

В последнее время начинают происходить изменения и в областях применения суперЭВМ. Их круг типовых задач, отмеченный выше, расширяется в разнообразные сферы деятельности. Например, в США одна из фирм применяет суперЭВМ для проектирования формы металлической баночки под пиво, а в Англии в Скотланд-Ярде суперЭВМ стала применяться (конец 80-х г. XXв.) в задачах дактилоскопической идентификации в работе полиции.

В деятельности правоохранительных органов нашей страны аналогичных применений суперЭВМ пока нет, хотя информационные задачи для такого класса компьютеров, несомненно, имеются.

2. БОЛЬШИЕ ЭВМ. Они предназначены для задач, где вводится и запоминается очень большое количество исходных данных, а обработка ведется по сложным алгоритмам.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ: — Автоматизация управления отраслями, предприятиями, объединениями, корпорациями (АСУ).

— Автоматизированные банки данных.

— Решение научно-технических задач.

— Автоматизация проектирования.

ПРИМЕРЫ:

— применение банков данных различного назначения в деятельности правоохранительных органов. Эта область применения больших ЭВМ является, видимо, одной из самых распространенных и известных в мировой практике. В информатике даже существует научно обоснованная точка зрения, которая предлагает определять степень информатизации общества в конкретно взятой стране по количественным характеристикам применяемых баз и банков данных. Среди перечня видов баз и банков данных заметное место занимают те, которые применяются для задач юридической деятельности, начиная от эталонных банков законодательства и специализированных банков правоохранительных органов страны в целом и заканчивая региональными, соответствующими административно-территориальному делению государства;

— другие примеры эксплуатации этого класса ЭВМ соответствуют приведенным типовым задачам.

3. СРЕДНИЕ ЭВМ (ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ). Для задач, где обрабатывается очень большое количество исходных данных, но алгоритмы обработки состоят из сравнительно небольшого числа логических и арифметических операций. Результаты обработки в большом количестве печатаются в отредактированной форме в виде таблиц, ведомостей и т.д.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ:

— Инженерные расчеты.

— Обработкапланово-экономических, учетных, статистических данных.

ПРИМЕРЫ: в юриспруденции данные ЭВМ, как и в большинстве других областей человеческой деятельности, применяются именно для решения планово-экономических задач, а также специфических статистических задач в области уголовно-правовой статистики.

4. МАЛЫЕ (МИНИ) ЭВМ. Отражают идею так называемых «малых» применений вычислительных машин в задачах, где по довольно простым алгоритмам обрабатываются небольшие объемы данных.

Для этих применений, например, ЭВМ общего назначения слишком велики и дороги. Кроме того, для применения ЭВМ данного класса могут быть и довольно специфические условия. В этих условиях компьютер должен работать и применительно к ним приходится создавать специализированные устройства для сбора или восприятия первоначальных данных, а также их предоставления пользователю в каком-то специфическом виде (на практических занятиях мы рассмотрим, что существо данных проблем относится к так называемым периферийным устройствам ЭВМ).

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ:

— Автоматизация управления технологическими процессами (АСУ ТП).

— Автоматизация контроля и измерений.

— Автоматизация научных исследований, испытаний сложных объектов.

ПРИМЕРЫ: эти машины применяются для реализации таких задач, как автоматизированное управление дорожным движением посредством светофорного регулирования, автоматизированная охрана объектов государственной и гражданской принадлежности.

5. МИКРОЭВМ (в том числе ПЕРСОНАЛЬНЫЕ). МикроЭВМ — это компьютер индивидуального применения, позволяющий удовлетворить различные информационные потребности пользователя.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ:

— Автоматизированные рабочие места (АРМ).

— Управление в сетях передачи данных.

— Первичная обработка информации в местах ее возникновения (интеллектуальные терминалы).

— Автоматизация задач обучения, бытовых, досуга.

ПРИМЕРЫ: в юриспруденции данный класс вычислительной техники находит одно из широких применений. Он позволяет, как реализовывать информационные задачи пользователей любого уровня в иерархической системе государства, так и выполнять отдельные задачи, которые ранее были присущи лишь вышестоящим классам компьютеров. Например, на персональных ЭВМ можно организовать довольно солидные банки данных, вести обработку планово-экономической и статистической информации большого объема, реализовывать выше обозначенные задачи применения малых ЭВМ и т.д. Такое положение в современный период стало характерным в силу качественного, революционного изменения возможностей персональных ЭВМ на базе передовых технологий микроэлектроники, программного обеспечения и ряда других организационных и физических факторов.

6. МИКРОПРОЦЕССОРЫ. Микропроцессор — это интегральная схема (как правило, большая или сверхбольшая), предназначенная для выполнения определенного набора функций.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ:

— Встроенные устройства контроля и управления приборами, машинами и т.д.

— Блоки и устройства вычислительной техники.

ПРИМЕРЫ: о многообразии применения микропроцессоров в мировой практике говорят данные, указывающие на то, что только направлений их использования для различных сфер деятельности человека насчитывается более 200 000.

Естественно, указанная общая ориентация массового применения микропроцессоров отражается и на деятельности правоохранительных органов. Микропроцессоры используются здесь во всех электронных и иных устройствах, как специализированного профессионального назначения, так и технических устройств и систем общего применения, адаптируемых для реальных практических потребностей.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО КЛАССАМ. Из сказанного видно, что в настоящее время в развитии средств вычислительной техники наблюдаются очень серьезные, качественные изменения. Современный рост эффективности и быстродействия вычислительной техники на единицу стоимости и веса идет по экспоненте с периодом удвоения приблизительно за два года.

В частности, миниатюризация элементной базы позволяет резко изменить габаритные размеры ЭВМ, ее энергопотребление и другие взаимосвязанные характеристики. Вместе с тем, ЭВМ, выполненные в более миниатюрном исполнении, нередко, обладают возможностями, в несколько порядков превосходящими этот же класс машин более раннего изготовления. А как отмечалось, создание и активная разработка супермикроминиатюрных или нанотехнологий уже сейчас позволяет реально предполагать создание принципиально новых видов ЭВМ, которая будет терафлопным суперкомпьютером (с быстродействие в тысячу миллиардов операций с плавающей запятой в секунду), а величиной не больше спичечной головки.

Кроме того, резкое влияние на характеристики оказывает отмеченная выше тенденция доведения ее до параметров суперЭВМ с резким увеличением коммутационных возможностей.

В силу сказанного, не представляется реальным провести какое-либо четко разграниченное сравнение характеристик рассмотренных классов ЭВМ. Мы ограничились здесь лишь рассмотрением общих возможностей. Приведенные сведения базируются на ретроспективном анализе характерных применений компьютеров различных классов. Тем не менее, даже такое условное рассмотрение дает возможность представить существующий общий обзор задач, которые выполняются с помощью компьютерной техники.

studfiles.net

46. История развития эвм. Поколения эвм. Современный этап развития вычислительной техники и ее перспективы

История же собственно электронных вычислительных машин (рис. 1) начинается в двадцатом веке и связана с изобретением в 1906 году американским инженером Ли де Форестом вакуумного триода. На основе триодов были созданы ЭВМ так называемого первого поколения, начинающего свою историю в 40-е годы. Это поколение компьютеров-монстров, занимавших по своим размерам целые комнаты и потреблявших мощности, достаточные для работы небольшого завода. Однако, несмотря на такую громоздкость, производительность этих машин была весьма скромной.

Качественное изменение ЭВМ произошло после еще одного эпохального открытия физики — изобретения в 1947 году Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли полевого транзистора. Применение полупроводниковых транзисторов вместо вакуумных ламп (триодов) позволило существенно уменьшить размеры и энергопотребление машин второго поколения и повысить их быстродействие и надежность.

Дальнейшее развитие компьютеров связано с использованием интегральных схем, впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом Нойсом. Интегральная схема — это множество, от десятков до миллионов, транзисторов, размещенных на одном кристалле полупроводника. Использование интегральных схем (компьютеры третьего поколения), больших и сверхбольших интегральных схем (четвертое поколение) привело к значительному упрощению процесса изготовления ЭВМ и увеличению их быстродействия. В 80-е годы началось изготовление персональных компьютеров, которые постепенно приобрели современный вид. Примерно тогда же появились первые мобильные компьютеры, или ноутбуки. Огромной производительности достигли многопроцессорные вычислительные комплексы — так называемые суперкомпьютеры.

Поколения ЭВМ.

Первая ЭВМ была создана в 1946 г. в Пенсильванском университете и называлась ENIAC (вес 30 т, 18 000 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов и занимал площадь в 300 кв. метров). Ее создание положило начало развитию ЭВМ первого поколения. Основные черты этих ЭВМ: использование электронных ламп и реле, наличие параллельного арифметического устройства, применение перфолент и перфокарт в качестве носителей информации, среднее быстродействие — до десятка тысяч арифметических операций в секунду, невысокая надежность работы.

Первой отечественной ЭВМ была МЭСМ (малая электронная счетная машина), выпущенная в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева. Её номинальное быстродействие—50 операций в секунду.

Первый шаг к уменьшению размеров и цены компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов. Через 10 лет, в 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов, что послужило началом развития ЭВМ второго поколения. Основу их технической базы составили полупроводниковые приборы — диоды и транзисторы. Увеличилась надежность и быстродействие, уменьшилось количество потребляемой электроэнергии.

В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создать на одной пластинке и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. Они послужили базой для создания машин третьего поколения. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирмаIntelначала продавать интегральные схемы памяти.

В 1971 г. был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру—фирма Intel выпустила интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004. Уже через год был выпущен процессорIntel-8008, который работал в два раза быстрее своего предшественника.Altair. Вначале эти микропроцессоры использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair был сделан на базе процессора Intel-8080, выпущенного в 1974 г. Разработчик Altair—крохотная компания MIPS из Альбукерка (шт. Нью-Мексико)—продавала машину в виде комплекта деталей за 397 долл., а полностью собранной—за 498 долл. У компьютера была память объёмом 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали. Можно было только щёлкать переключателями и смотреть, как мигают лампочки.

Вскоре у Altair появились и дисплей, и клавиатура, и добавочная оперативная память, и устройство долговременного хранения информации (сначала на бумажной ленте, а затем на гибких дисках).

Достоинства ЭВМ третьего поколения — быстродействие и надежность, уменьшение габаритов и потребляемой энергии, высокая технологичность производства.

Они построены по принципу независимой параллельной работы различных их устройств. Благодаря этому появилась возможность выполнения одновременно серии операций.

ЭВМ четвертого поколения создают на больших и сверхбольших интегральных схемах. В одной такой схеме размещается блок, который в ЭВМ первого поколения занял бы целый шкаф. Все это способствует еще большему снижению потребляемой энергии, стоимости, габаритов, повышению надежности и технологичности. Производительность достигает нескольких десятков миллионов операций в секунду.

ЭВМ четвертого поколения можно разделить на 5 основных классов: микро-ЭВМ и персональные компьютеры; мини-ЭВМ; специализированные ЭВМ; ЭВМ общего назначения; супер-ЭВМ.

ЭВМ пятого поколения проектируются в крупнейших фирмах Японии, США и Англии. Это не просто ЭВМ, а вычислительная система, ориентированная на обработку знаний, которая должна удовлетворять качественно новым функциональным требованиям: возможность обучаемости (автоматическое накопление знаний), возможность ассоциативных построений и логических выводов (ассоциативное мышление человека), высокая адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации; высокая производительность за счет параллельной обработки информации, системы ввода/вывода информации голосом, рукописными знаками, изображениями, диалоговая обработка информации с использованием естественных языков.

Современный этап развития вычислительной техники и ее перспективы

Так в 2002 году для Института наук о земле в городе Йокогама (Япония) корпорацией NEC был создан наимощнейший на сегодняшний день суперкомпьютер Earth Simulator.

Производительность новой машины, определенная при помощи стандартных тестов Linpack, составляет 35,6 TELOPS (триллионов операций с плавающей запятой в секунду).

Перспективы:

Сотрудникам Белловских лабораторий удалось создать транзистор размером в 60 атомов! Они считают, что транзисторы ко дню своего шестидесятилетия (2007 год) по ряду параметров достигнут физических пределов.

Так, размер транзистора должен стать чуть меньше 0,01 мкм (уже достигнут размер 0,05 мкм). Это означает, что на чипе площадью 10 кв. см можно будет разместить 20 000 000 транзисторов.

Описывая бурно развивающуюся в настоящее время технологию производства пластиковых транзисторов, ученые приходят к достаточно логичному выводу, что сумма всех усовершенствований приведет к созданию «финального компьютера», более мощного, чем современные рабочие станции. Компьютер этот будет иметь размер почтовой марки и, соответственно, цену, не превышающую цены почтовой марки.

В последнее время высказывались и мысли о том, что давно пора расстаться с электронами как основными действующими лицами на сценах микроэлектроники и обратиться к фотонам.

Использование фотонов якобы позволит изготовить процессор компьютера размером с атом. О том, что наступление эпохи таких компьютеров уже не за горами говорит тот факт, что американским ученым удалось на доли секунды остановить фотонный пучок (луч света).

studfiles.net

Современные персональные компьютеры — История ЭВМ

§7 Современные персональные компьютеры

    Современные персональные компьютеры (ПК или РС в английской транскрипции) в соответствии с принятой классификацией надо отнести к ЭВМ четвертого поколения. Но с учетом быстро развивающегося программного обеспечения, многие авторы публикаций относят их к 5-му поколению.
    Персональные компьютеры появились на рубеже 60 – 70-х годов. Американская фирма Intel разработала первый 4-разрядный микропроцессор (МП) 4004 для калькулятора. Он содержал около тысячи транзисторов и мог выполнять 8000 операций в секунду. Вскоре была выпущена 8-битная версия данного МП, получившая название 8008. Оба МП всерьез восприняты не были, поскольку рассчитывались для конкретных применений. Они относятся к МП первого поколения.
    В конце 1973 г. Intel разработала однокристальный 8-разрядный МП 8080, рассчитанный для многоцелевых применений. Он был сразу замечен компьютерной промышленностью и быстро стал «стандартным». По стоимости он был доступен даже для любителей. Одни фирмы начали выпускать МП 8080 по лицензиям, другие — предложили его улучшенные варианты. Так, группа инженеров фирмы Intel, образовав собственную фирму Zilog, в 1976 г. выпустила МП Z80, сохраняющий базовую архитектуру 8080. Фирма Motorola разработала собственный 8-разрядный МП М6800, нашедший впоследствии широкое применение.
    Стив Возняк (будущий «отец» компьютеров Apple) собрал свой первый компьютер в 1972 году из деталей, забракованных местным производителем полупроводников в городе Беркли, штат Калифорния. Стив назвал свое изобретение Cream Soda Computer, поскольку пил именно этот напиток во время сборки аппарата. В начале 1976 года Стив Возняк, работая в Hewlett-Packard, предложил свой компьютер Apple руководству HP, но не нашел поддержки. В Hewlett-Packard победил другой проект – HP-85, основанный на идее совмещения компьютера и калькулятора. Тогда 1 апреля 1976 года два Стива – Возняк и Джобс – полушутя-полусерьезно зарегистрировали Apple Computer

www.sites.google.com

Современные персональные компьютеры

 Обратная связь ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса — ваш вокал Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими Целительная привычка Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Тренинг уверенности в себе Вкуснейший «Салат из свеклы с чесноком» Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Как слышать голос Бога Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной Оси и плоскости тела человека — Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д. Отёска стен и прирубка косяков — Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу. Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) — В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Рождение ЭВМ История компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности появилось простейшее счетное устройство — абак. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчеты. В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 году француз Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот прибор прочно занял свое место на бухгалтерских столах. Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 году английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал основные устройства современного компьютера, а также его задачи. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты — листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты уже использовались в текстильной промышленности. Отверстия в них пробивались с помощью специальных устройств — перфораторов. Идеи Бэббиджа стали реально воплощаться в жизнь в конце 19 века. В 1888 году американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 году изобретение Холлерита было впервые использовано в 11-й американской переписи населения. Работа, которую пятьсот сотрудников выполняли в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 табуляторах за один месяц. В 1896 году Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшнл Бизнес Мэшинс (International Business Machines Corporation, IBM) — компании, внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники. Дальнейшие развития науки и техники позволили в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. Создателем первого действующего компьютера Z1 с программным управлением считают немецкого инженера Конрада Цузе. В феврале 1944 года на одном из предприятий Ай-Би-Эм (IBM) в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина «Mark 1». Это был монстр весом около 35 тонн. В «Mark 1» использовались механические элементы для представления чисел и электромеханические — для управления работой машины. Числа хранились в регистрах, состоящих из десятизубных счетных колес. Каждый регистр содержал 24 колеса, причем 23 из них использовались для представления числа (т.е. «Mark 1» мог «перемалывать» числа длинной до 23 разрядов), а одно — для представления его знака. Регистр имел механизм передачи десятков и поэтому использовался не только для хранения чисел; находящееся в одном регистре, число могло быть передано в другой регистр и добавлено к находящемуся там числу(или вычтено из него). Всего в «Mark 1» было 72 регистра и, кроме того, дополнительная память из 60 регистров, образованных механическими переключателями. В эту дополнительную память вручную вводились константы — числа, которые не изменялись в процессе вычислений. Умножение и деление производилось в отдельном устройстве. Кроме того, машина имела встроенные блоки, для вычисления sin x, 10x и log x. Скорость выполнения арифметических операций в среднем составляла: сложение и вычитание — 0,3 секунды, умножение — 5,7 секунды, деление — 15,3 секунды. Таким образом «Mark 1» был «эквивалентен» примерно 20 операторам, работающим с ручными счетными машинами. Наконец, в 1946 в США была создана первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) — ENIAC (Electronic Numerical integrator and Computer — Электронный числовой интегратор и компьютер). Разработчики: Джон Мочи (John Маuchу) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert). Он был произведен на свет в Школе электрической техники Moore (при университете в Пенсильвании). Время сложения — 200 мкс, умножения — 2800 мкс и деления — 24000 мкс. Компьютер содержал 17468 вакуумных ламп шестнадцати типов, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов. Общая стоимость базовой машины — 750000 долларов. Стоимость включала дополнительное оборудование, магнитные модули памяти (по цене 29706,5 доллара) и аренду у IBM (по 82,5 доллара в месяц) устройства считывания перфокарт ( 125 карт в минуту). Она также включала и арендную плату (по 77 долларов в месяц) за IBM-перфоратор (100 карт в минуту). Потребляемая мощность ENIAC — 174 кВт. Занимаемое пространство — около 300 кв. м. В Советском Союзе первая электронная цифровая вычислительная машина была разработана в 1950 году под руководством академика С. А. Лебедева в Академии наук Украинской ССР. Она называлась «МЭСМ» (малая электронная счётная машина). Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон — создатель теории информации, Алан Тьюринг — математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман — автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, — кибернетика, наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математикНорберт Винер. Одно время слово «кибернетика» использовалось для обозначения вообще всей компьютерной науки, а в особенности тех ее направлений, которые в 60-е годы считались самыми перспективными: искусственного интеллекта и робототехники. Вот почему в научно-фантастических произведениях роботов нередко называют «киберами». А в 90-е годы это слово опять всплыло для обозначения новых понятий, связанных с глобальными компьютерными сетями — появились такие неологизмы, как «киберпространство», «кибермагазины» и даже «киберсекс». Первое поколение ЭВМ Развитие ЭВМ делится на несколько периодов. Поколения ЭВМ каждого периода отличаются друг от друга элементной базой и математическим обеспе­чением. Первое поколение (1945-1954) — ЭВМ на электронных лампах (вроде тех, что были в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые нередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой. Ввод чисел в первые машины производился с помощью перфокарт, а программное управление последовательностью выполнения операций осуществлялось, например в ENIAC, как в счетно-аналитических машинах, с помощью штеккеров и наборных полей. Хотя такой способ программирования и требовал много времени для подготовки машины, то есть для соединения на наборном поле (коммутационной доске) отдельных блоков машины, он позволял реализовывать счетные «способности» ENIAC’а и тем выгодно отличался от способа программной перфоленты, характерного для релейных машин. Солдаты, приписанные к этой огромной машине, постоянно носились вогруг нее, скрипя тележками, доверху набитыми электронными лампами. Стоило перегореть хотя бы одной лампе, как ENIAC тут же вставал, и начиналась суматоха: все спешно искали сгоревшую лампу. Одной из причин — возможно, и не слишком достоверной — столь частой замены ламп считалась такая: их тепло и свечение привлекали мотыльков, которые залетали внутрь машины и вызывали короткое замыкание. Если это правда, то термин «жучки» (bugs), под которым подразумевают ошибки в программных и аппаратных средствах компьютеров, приобретает новый смысл. Когда все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь задачу, вручную изменив подключение 6 000 проводов. Все эти провода приходилось вновь переключать, когда вставала другая задача. Первой серийно выпускавшейся ЭВМ 1-го поколения стал компьютер UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Разработчики: Джон Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert). Он был первым электронным цифровым компьютером общего назначения. UNIVAC, работа по созданию которого началась в 1946 году и завершилась в 1951-м, имел время сложения 120 мкс, умножения -1800 мкс и деления — 3600 мкс. UNIVAC мог сохранять 1000 слов, 12000 цифр со временем доступа до 400 мкс максимально. Магнитная лента несла 120000 слов и 1440000 цифр. Ввод/вывод осуществлялся с магнитной ленты, перфокарт и перфоратора. Его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США. Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм. Машины этого поколения: « ENIAC », «МЭСМ», «БЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20» и др. <br >Эти машины занимали большую площадь, использовали много электроэнергии и состояли из очень большого числа электронных ламп. Например, машина «Стрела» состояла из 6400 электронных ламп и 60 тыс. штук полупроводниковых диодов. Их быстродействие не превышало 2—3 тыс. операций в секунду, оперативная память не превышала 2 Кб. Только у машины «М-2» (1958) оперативная память была 4 Кб, а быстродействие 20 тыс. операций в секунду.</br > Основные технические характеристики ЭВМ «УРАЛ-1» Структура команд одноадресная. Система счисления двоичная. Способ представления чисел — с фиксированной запятой и с плавающей запятой по стандартным программам. Разрядность-35 двоичных разрядов (10,5 десятичных) и один разряд для знака числа. Диапазон представляемых чисел: от 1 до 10-10.5. Время выполнения отдельных операций: а) деления — 20 мксек; б) нормализации — 20 мсек; в) остальных операций-10 мсек. Количество команд-29. Характеристики ЗУ: емкость ОЗУ на магнитном барабане — 1024 тридцатишестиразрядных числа или команды; емкость НМЛ — до 40 000 тридцатишестиразрядных чисел или 8000 команд. Устройство ввода — на перфорированной киноленте шириной 35 мм. Вывод — печатающее устройство. Скорость печати — 100±10 чисел в минуту. Машина построена на одноламповых типовых ячейках. Питание машины от сети трехфазного переменного тока напряжением 220В ±10%, частотой 50Гц. Потребляемая мощность 7,5 кВт. Занимаемая площадь 50 кв. м. Второе поколение ЭВМ ЭВМ 2-го поколения были разработаны в 1950—60 гг. В качестве основного элемента были использованы уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды итранзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны — далекие предки современных жестких дисков. Второе отличие этих машин — это то, что появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня — Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Программирование, оставаясь наукой, приобретает черты ремесла. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу. Машины этого поколения: «РАЗДАН-2», «IВМ-7090», «Минск-22,-32», «Урал- 14,-16», «БЭСМ-3,-4,-6», «М-220, -222» и др. Применение полупроводников в электронных схемах ЭВМ привели к увеличению достоверности, производительности до 30 тыс. операций в секунду, и опера­тивной памяти до 32 Кб. Уменьшились габаритные размеры машин и потребление электроэнергии. Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже компьютеризовали свою бухгалтерию, предвосхищая моду на двадцать лет. Основные технические характеристики ЭВМ «Урал-16»: Структура команд двухадресная. Система счисления двоичная, Способ представления чисел: с плавающей запятой. Разрядность: 36 двоичных разрядов (мантисса числа — 29 разрядов, знак мантиссы — 1 разряд, порядок — 5 разрядов, знак порядка — 1 разряд). Быстродействие 5000 операций/с. Количество команд (основных) 17. Каждая операция имеет 8 модификаций. Характеристики запоминающих устройств. Емкость ОЗУ на ферритах 2 К слов; время обращения к ОЗУ 24 мкс, Емкость внешнего НМЛ 120000 чисел; скорость считывания с НМЛ 2000 чисел/с. Устройства ввода — вывода обеспечивают ввод информации в машину с фотосчитывающего устройства на кинолепте со скоростью 35 чисел/с и вывод результатов вычислений на печатающее устройство со скоростью 20 чисел/с. Питание машины от сети переменного тока напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц. Потребляемая мощность около 3 кВт. Занимаемая площадь 20 кв. м. Третье поколение ЭВМ Разработка в 60-х годах интегральных схем — целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами) привело к созданию ЭВМ 3-го поколения. В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Применение интегральных схем намного увеличило возможности ЭВМ. Теперь центральный процессор получил возможность параллельно работать и управлять многочисленными периферийными устройствами. ЭВМ могли одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования). В результате реализации принципа мультипрограммирования появилась возможность работы в режиме разделения времени в диалоговом режиме. Удаленные от ЭВМ пользователи получили возможность, независи­мо друг от друга, оперативно взаимодействовать с машиной. В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство ЭВМ — серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM. Начиная с ЭВМ 3-го поколения, традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Хотя машины одной серии сильно отличались друг от друга по возможностям и производительности, они были информационно, программно и аппаратно совместимы. Например, странами СЭВ были выпущены ЭВМ единой серии («ЕС ЭВМ») «ЕС-1022», «ЕС-1030», «ЕС-1033», «ЕС-1046», «ЕС-1061», «ЕС-1066» и др. Производительность этих машин достигала от 500 тыс. до 2 млн. операций в секунду, объём оперативной памяти достигал от 8 Мб до 192 Мб. К ЭВМ этого поколения также относится «IВМ-370», «Электроника — 100/25», «Электроника — 79», «СМ-3», «СМ-4» и др. Для серий ЭВМ было сильно расширено программное обеспечение (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы и т.д.). Невысокое качество электронных комплектующих было слабым местом советских ЭВМ третьего поколения. Отсюда постоянное отставание от западных разработок по быстродействию, весу и габаритам, но, как настаивают разработчики СМ, не по функциональным возможностям. Для того, чтобы компенсировать это отставание, в разрабатывались спецпроцессоры, позволяющие строить высокопроизводительные системы для частных задач. Оснащенная спецпроцессором Фурье-преобразований СМ-4, например, использовалась для радиолокационного картографирования Венеры. Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры — небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ. Между тем количество элементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера — что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию — ведь микропроцессор является сердцем и душой современного персонального компьютера. Но и это еще не все — поистине, рубеж 60-х и 70-х годов был судьбоносным временем. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть — зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С («Си»), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение. Четвертое поколение ЭВМ К сожалению, начиная с середины 1970-х годов стройная картина смены поколений нарушается. Все меньше становится принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, — прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров. Обычно считается, что период с 1975 г. принадлежит компьютерам четвертого поколения. Их элементной базой стали большие интегральные схемы (БИС. В одном кристалле интегрированно до 100 тысяч элементов). Быстродействие этих машин составляло десятки млн. операций в секунду, а оперативная память достигла сотен Мб. Появились микропроцессоры (1971 г. фирма Intel), микро-ЭВМ и персональные ЭВМ. Стало возможным коммунальное использование мощности разных машин (соединение машин в единый вычислительный узел и работа с разделением времени). Однако, есть и другое мнение — многие полагают, что достижения периода 1975-1985 г.г. не настолько велики, чтобы считать его равноправным поколением. Сторонники такой точки зрения называют это десятилетие принадлежащим «третьему-с половиной» поколению компьютеров. И только с 1985г., когда появились супербольшие интегральные схемы (СБИС. В кристалле такой схемы может размещаться до 10 млн. элементов.), следует отсчитывать годы жизни собственно четвертого поколения, здравствующего и по сей день. Развитие ЭВМ 4-го поколения пошло по 2-м направлениям: 1-ое направление — создание суперЭВМ — комплексов многопроцессорных машин. Быстродействие таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивы информации. Сюда входят комплексы ILLIAS-4, CRAY, CYBER, «Эльбрус-1», «Эльбрус-2» и др. Многопроцессорные вычислительные комплексы (МВК) «Эльбрус-2» активно использовались в Советском Союзе в областях, требующих большого объема вычислений, прежде всего, в оборонной отрасли. Вычислительные комплексы «Эльбрус-2» эксплуатировались в Центре управления космическими полетами, в ядерных исследовательских центрах. Наконец, именно комплексы «Эльбрус-2» с 1991 года использовались в системе противоракетной обороны и на других военных объектах. 2-ое направление — дальнейшее развитие на базе БИС и СБИС микро-ЭВМ и персональных ЭВМ (ПЭВМ). Первыми представителями этих машин являются Apple, IBM — PC ( XT , AT , PS /2), «Искра», «Электроника», «Мазовия», «Агат», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и др. Начиная с этого поколения ЭВМ повсеместно стали называть компьютерами. А слово «компьютеризация» прочно вошло в наш быт. Благодаря появлению и развитию персональных компьютеров (ПК), вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львиная доля новшеств — графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети — обязаны своим появлением и развитием именно этой «несерьезной» техники. Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, не вымерли и продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше. Пятое поколение ЭВМ ЭВМ пятого поколения — это ЭВМ будущего. Программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки — задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на «почти естественном» языке, что от них требуется. Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их базе устройства с элементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры. На ЭВМ пятого поколения ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработке всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие «интеллектуализации» компьютеров — устранения барьера между человеком и компьютером. К сожалению, японский проект ЭВМ пятого поколения повторил трагическую судьбу ранних исследований в области искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потрачены впустую, проект прекращен, а разработанные устройства по производительности оказались не выше массовых систем того времени. Однако, проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт по методам представления знаний и параллельного логического вывода сильно помогли прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом. Уже сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволяет общаться с компьютерами всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области. Многие успехи, которых достиг искусственный интеллект, используют в промышленности и деловом мире. Экспертные системы и нейронные сети эффективно используются для задач классификации (фильтрация СПАМа, категоризация текста и т.д.). Добросовестно служат человеку генетические алгоритмы (используются, например, для оптимизации портфелей в инвестиционной деятельности), робототехника (промышленность, производство, быт — везде она приложила свою кибернетическую руку), а также многоагентные системы. Не дремлют и другие направления искусственного интеллекта, например распределенное представление знаний и решение задач в интернете: благодаря им в ближайшие несколько лет можно ждать революции в целом ряде областей человеческой деятельности. Современные персональные компьютеры Современные персональные компьютеры (ПК или РС в английской транскрипции) в соответствии с принятой классификацией надо отнести к ЭВМ четвертого поколения. Но с учетом быстро развивающегося программного обеспечения, многие авторы публикаций относят их к 5-му поколению. Персональные компьютеры появились на рубеже 60 – 70-х годов. Американская фирма Intel разработала первый 4-разрядный микропроцессор (МП) 4004 для калькулятора. Он содержал около тысячи транзисторов и мог выполнять 8000 операций в секунду. Вскоре была выпущена 8-битная версия данного МП, получившая название 8008. Оба МП всерьез восприняты не были, поскольку рассчитывались для конкретных применений. Они относятся к МП первого поколения. В конце 1973 г. Intel разработала однокристальный 8-разрядный МП 8080, рассчитанный для многоцелевых применений. Он был сразу замечен компьютерной промышленностью и быстро стал «стандартным». По стоимости он был доступен даже для любителей. Одни фирмы начали выпускать МП 8080 по лицензиям, другие — предложили его улучшенные варианты. Так, группа инженеров фирмы Intel, образовав собственную фирму Zilog, в 1976 г. выпустила МП Z80, сохраняющий базовую архитектуру 8080. Фирма Motorola разработала собственный 8-разрядный МП М6800, нашедший впоследствии широкое применение. Стив Возняк (будущий «отец» компьютеров Apple) собрал свой первый компьютер в 1972 году из деталей, забракованных местным производителем полупроводников в городе Беркли, штат Калифорния. Стив назвал свое изобретение Cream Soda Computer, поскольку пил именно этот напиток во время сборки аппарата. В начале 1976 года Стив Возняк, работая в Hewlett-Packard, предложил свой компьютер Apple руководству HP, но не нашел поддержки. В Hewlett-Packard победил другой проект – HP-85, основанный на идее совмещения компьютера и калькулятора. Тогда 1 апреля 1976 года два Стива – Возняк и Джобс – полушутя-полусерьезно зарегистрировали Apple Computer Company. И уже в июле предложили магазинам компьютер Apple-1 по цене $666,66. Apple-1 стал пользоваться спросом. Его успех был вызван простотой операционной системы. Прежде ПК управлялись через «командную строку», и пользователь, для того чтобы ставить задачи компьютеру, должен был быть хоть немного программистом. Создание же «мышки» и графически удобного интерфейса сделало ПК доступным для «чайников» и во многом определило успех Apple-1. Фирма IBM обратила внимание на персональные компьютеры, когда рынок «вырос из пеленок». К 1980 году только в США уже было продано более миллиона ПК, и маркетологи предсказывали взрывообразный рост спроса. Свои модели представили десятки компаний. Компьютеры при всей внешней схожести отличались большим разнообразием и были несовместимы друг с другом. Каждый производитель разрабатывал собственную архитектуру ПК. Считалось, что наиболее перспективной архитектурой обладает компьютер PDP-11, разработанный компанией DEC. Технические решения этой компании легли в основу первых отечественных компьютеров «Электроника». Однако, в конце 1980 года совет директоров IBM принял решение создать «машину, которая нужна людям». Стратегическим партнером в качестве поставщика процессоров была выбрана Intel. Команда разработчиков IBM PC заключила союз и с недоучившимся студентом Гарвардского университета Биллом Гейтсом. На существовавшие тогда ПК ставилась популярная операционная система CP/M, созданная компанией Digital Research, или система UCSD компании Softech. Однако эти операционные системы стоили $450 и $550 соответственно, а Гейтс за свою PC-DOS брал всего лишь $40. IBM сделала выбор в пользу дешевизны. 12 августа 1981 года IBM представила свой ПК, который был спроектирован не хуже, чем изделия тогдашних лидеров рынка – Commodore PET, Atari, Radio Shack и Apple. IBM пошла на неожиданный шаг. Решив утвердить свою архитектуру в качестве стандарта, она открыла техническую документацию. Теперь каждый производитель ПК мог приобрести лицензию у IBM и собирать подобные компьютеры, а производители микропроцессоров – изготавливать элементы для них. IBM рассчитывала «перетянуть одеяло» на себя, уничтожив стандарты конкурентов. Так и произошло. Сохранить собственную архитектуру смогла только Apple: она нашла свою нишу в сферах графического дизайна и образования. Все остальные производители либо разорились, либо приняли стандарт IBM. Весной 1983 г. фирма IBM выпускает модель PC XT с жестким диском, а также объявляет о создании нового поколения микропроцессоров — 80286. Новый компьютер IBM PC AT (Advanced Technologies), построенный на основе МП 80286, быстро завоевал весь мир и несколько лет оставался наиболее популярным. Первые 32-разрядные микропроцессоры появились на мировом рынке в 1983-1984 гг., но их широкое использование в высокопроизводительных ПК началось с 1985 г. после выпуска фирмами Intel и Motorola микропроцессоров 80386 и М68020 соответственно. Эти БИС открыли новое микропроцессорное поколение, реализующее обработку данных на уровне «больших» ЭВМ. В 1989 г. был начат выпуск более мощного МП 80486 с быстродействием более 50 млн. операций в секунду. В марте 1993 г. фирма Intel продолжает ряд 80х86 выпуском микропроцессора Р5 «Pentium» с 64-разрядной архитектурой. Потом были «Pentium 2», «Pentium 3». Появились «Pentium 4» с технологией НТ, позволяющей обрабатывать информацию по 2-м параллельным потокам. Т.е. получать как бы два процессора. Сейчас, в основном, в ПК применяются многоядерные МП. Тактовые частоты современных ПК превышают 3 ГГц, объмы ОЗУ свыше 4 ГБ. Емкость накопителей на жестких дисках измеряется уже в террабайтах. Вычислительные мощности ПК просто колоссальны (хотя и остаются еще недостаточными для решения многих прикладных задач). Кроме стационарных (так называемых, настольных) ПК широкое распространение получили сегодня переносные ПК — nootbook, netbook. Большую популярность приобретают планшетные компьютеры и смартфоны, объединяющие функции ПК и телефона. В состав современного ПК (настольного) входят: 1. Системный блок o материнская плата с адаптерами HDD, FDD, CD/DVD-ROM, шины, порты, микросхема BIOS, таймер § центральный процессор § линейки ОЗУ § видео-карта (может быть интегрированна в материнскую плату) § аудиo-карта (может быть интегрированна в материнскую плату) § сетевая карта (может быть интегрированна в материнскую плату) o Накопители на жестких и гибких магнитных дисках o Приводы CD- и DVD-ROM o Блок питания o Корпус 2. Монитор 3. Клавиатура 4. Манипулятор «мышь» 5. Звуковые колонки 6. Принтер 7. Сканер 8. Устройство для подключения к локальной или всемирной сети (модем, Wi-Fi адаптер и т.д.) Ну, и конечно же, компьютер нельзя представить без программного обеспечения. Как архитектура IBM PC стала стандартом для аппаратной части ПК, так и продукция фирмы MicroSoft (Билл Гейтс) стала эталоном для программ. Особенно популярны ее операционные системы Windows и офисные приложения MS-Office

megapredmet.ru

Особенности современных ЭВМ — информатика, прочее

Компьютер — устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую изменяемую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется программой. Электронная вычислительная машина, ЭВМ — комплекс технических средств, где основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных элементах, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. ЭВМ используется как один из способов реализации компьютера. В настоящее время термин ЭВМ, как относящийся больше к вопросам конкретной физической реализации компьютера, почти вытеснен из бытового употребления и в основном используется инженерами цифровой электроники, как правовой термин в юридических документах, а также в историческом смысле — для обозначения компьютерной техники 1940—1980-х годов и больших вычислительных устройств, в отличие от персональных. Естественно, что бурное развитие новых технологий производства средств вычислительной техники привело к появлению целого ряда новшеств и особенностей. Эти отличительные особенности вычислительных машин, появившихся после EDVAC, сводятся к следующим: • Индексные регистры • Регистры общего назначения • Представление данных в форме с плавающей точкой • Косвенная адресация • Программные прерывания • Асинхронный ввод-вывод • Виртуальная память и др.

Просмотр содержимого документа
«Особенности современных ЭВМ»

Просмотр содержимого презентации
«Особенности современных ЭВМ»

kopilkaurokov.ru

Поколения компьютеров — история развития вычислительной техники

☰

В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты.

Можно выделить общие тенденции развития компьютеров:

1. Увеличение количества элементов на единицу площади.
2. Уменьшение размеров.
3. Увеличение скорости работы.
4. Снижение стоимости.
5. Развитие программных средств, с одной стороны, и упрощение, стандартизация аппаратных – с другой.

Нулевое поколение. Механические вычислители

Предпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.

В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа.

В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа.

Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (194х-1955)

Быстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду.

Особенности:

• Поскольку лампы имеют существенные размеры и их тысячи, то машины имели огромные размеры.
• Поскольку ламп много и они имеют свойство перегорать, то часто компьютер простаивал из-за поиска и замены вышедшей из строя лампы.
• Лампы выделяют большое количество тепла, следовательно, вычислительные машины требуют специальные мощные охладительные системы.

Примеры компьютеров:

Колоссус – секретная разработка британского правительства (в разработке принимал участие Алан Тьюринг). Это первый в мире электронный компьютер, хотя и не оказавший влияние на развитие компьютерной техники (из-за своей секретности), но помог победить во Второй мировой войне.

Эниак. Создатели: Джон Моушли и Дж. Преспер Экерт. Вес машины 30 тонн. Минусы: использование десятичной системы счисления; множество переключателей и кабелей.

Эдсак. Достижение: первая машина с программой в памяти.

Whirlwind I. Слова малой длины, работа в реальном времени.

Компьютер 701 (и последующие модели) фирмы IBM. Первый компьютер, лидирующий на рынке в течение 10 лет.

Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)

Быстродействие: сотни тысяч операций в секунду.

По сравнению с электронными лампами использование транзисторов позволило уменьшить размеры вычислительной техники, повысить надежность, увеличить скорость работы (до 1 млн. операций в секунду) и почти свести на нет теплоотдачу. Развиваются способы хранения информации: широко используется магнитная лента, позже появляются диски. В этот период была замечена первая компьютерная игра.

Первый компьютер на транзисторах TX стал прототипом для компьютеров ветки PDP фирмы DEC, которые можно считать родоначальниками компьютерной промышленности, т.к появилось явление массовой продажи машин. DEC выпускает первый миникомпьютер (размером со шкаф). Зафиксировано появление дисплея.

Фирма IBM также активно трудится, производя уже транзисторные версии своих компьютеров.

Компьютер 6600 фирмы CDC, который разработал Сеймур Крей, имел преимущество над другими компьютерами того времени – это его быстродействие, которое достигалось за счет параллельного выполнения команд.

Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)

Быстродействие: миллионы операций в секунду.

Интегральная схема представляет собой электронную схему, вытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.

Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи).

Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них). Впервые большое внимание совместимости уделила компания IBM.

Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора).

Дальнейшее развитие миникомпьютеров (PDP-11).

Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)

Быстродействие: сотни миллионов операций в секунду.

Появилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией.

В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel.

Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры.

Пятое поколение?

Сюда относят неудавшийся проект Японии (хорошо описан в Википедии). Другие источники относят к пятому поколению вычислительных машин так называемые невидимые компьютеры (микроконтроллеры, встраиваемые в бытовую технику, машины и др.) или карманные компьютеры.

Также существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двухядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года.

inf1.info